Spring 最认同的技术是控制反转Inversion of Control(IoC)的依赖注入dependency injection(DI)模式。控制反转是一个通用的概念,它可以用许多不同的方式去表达,依赖注入仅仅是控制反转的一个具体的例子。
依赖注入(Dependency Injection)
- 作用:
当编写一个复杂的Java程序时,应该让这个程序尽可能独立于其他的Java类来增加这些类的可重用性。这样一来,进行单元测试的时候,也可以使它们独立于其他类进行测试。
Dependency Injection有助于将这些类粘合在一起,并且在同一时间让它们保持独立。
- 依赖:
在Class A中有Class B的实例,则称Class A对Class B有一个依赖。例如:
Class Human中有Class Father,则称类Human对类Father有一个依赖。
上一段代码中存在的问题:
(1)如果现在要改变father的生成方式,如果需要用new Father(String name)初始化father, 则要改变Human的代码。 (2)如果想测试不同的Father对象对Human的影响很困难,因为father的初始化被写死在了Human的构造函数中。 (3)如果new Father()的过程非常缓慢,单测时我们希望用已经初始化好的father对象Mock掉这个过程也会很困哪。
- 依赖注入:
在上一例中,将依赖在构造函数中直接初始化是一种Hard Init方式,这种方式的弊端在于两个类不够独立,不方便测试。 当然我们还有另外一种Init方式,例如:
在这种方式中,我们将father对象作为构造函数的一个参数传入。这样,在调用Human的构造方法之前,需要外部初始化好一个Father对象。像这种非自己主动初始化依赖,而是通过外部来传入依赖的方式被称之为依赖注入。
依赖注入的好处在于:
(1)将依赖之间解耦
(2)因为已经解耦,所以方便做单元测试,尤其是Mock测试。
- Java中的依赖注入
实现依赖注入有很多种方式,在Java中,最常使用的方式是通过注解来实现。通过在字段的声明前添加@Inject注解进行标记,来实现依赖对象的自动注入。例如:
但是实际上,如果只写了一个@Inject注解,Father对象并不会被自动注入,因为它还需要依赖一个注入框架,比如Spring。
控制反转
为了更好的理解控制反转的作用,让我们看一个现实生活中的例子。某公司作为一个电器制造商需要把自己的商品分销到全球各地。经过研究他们发现,不同的分销渠道有不同的规则,于是他们派出了不同的销售代表来执行不同的规则。 后来,销售渠道越来越多,他们发现,每增加一个销售渠道就要新增一批人和一个新的流程,因为每个渠道都依赖于(耦合)它相应的规则。
后来,系统过于庞大,于是他们决定制定业务标准,开发分销信息化系统,只有符合这个标准的渠道商才能成为该公司的分销商。这样,分销的过程就由先前的该公司适应分销商,变成了分销商反过来依赖自己的标准,反转了控制,倒置了依赖。
如果我们把该公司和各分销商当做软件工程中的对象,那么该公司开发的分销信息化系统则被称为IoC容器。在没有引入分销信息化系统(IoC容器)之前,分销商就想齿轮一样,增加一个齿轮就要增加多钟依赖在其他齿轮上,最终的结果就是导致 系统越来越复杂。而引入分销系统后,各分销商只依赖于分销系统,可以很方便的增加和删除齿轮。
在一个软件系统中,各对象就像齿轮一样,是相互耦合协同工作的。在一个强耦合的系统中,如果一个零件不能正常工作了,整个系统就崩溃了。然而,对象之间的耦合关系是不可避免的也是非常必要的,这是协同工作的基础。 随着应用系统规模的庞大,对象之间的依赖关系也变得越来越复杂,经常会出现对象之间存在多重依赖的关系。
为了解决对象间耦合度过高的问题,控制反转的理论就应运而生了。它被设计来实现对象之间的解耦。控制反转是一种面向对象的设计原则,它的基本思想是:借助于”第三方”实现具有依赖关系的对象之间的解耦。
由”第三方”(IoC容器)来代替强耦合的各个齿轮。这样,情况就由之前的齿轮间的依赖转换成了齿轮与”第三方”的依赖,每一个齿轮都依赖”第三方”,但是齿轮与齿轮之间是独立的。在这里IoC容器起到了”粘合剂”的作用,把系统中的 所有对象粘合在了一起。
在引入IoC容器前,如果对象A依赖于对象B,那么对象A在初始化或者运行的过程中,需自己主动去创建对象B或使用已经被创建的对象B。但是无论是创建还是使用,控制权都在A手上。 而在引入IoC容器之后,情况完全改变了,由于IoC容器的加入,对象A与对象B之间失去了直接的联系, 所以,当对象A需要用到对象B的时候,IoC容器会主动创建一个对象B注入到对象A需要的地方。 在后者中,对象A获得依赖对象B的过程,由一个主动行为变成了一个被动行为,控制权颠倒了过来,所以这个过程被称为”控制反转”。
控制反转和依赖注入的关系
简单的说,控制反转是一种思想,依赖注入是一种设计模式。
IoC框架用依赖注入来实现控制反转。当然控制反转还有其他的实现方式,所以,不能讲控制反转等同于依赖注入。
Spring中的依赖注入
让我们看一下这个例子:
在这里我们先定义了两个类,它们都使用了依赖注入的方式从外部传入依赖,而不是自己创建依赖。问题是,谁创建了finder和filename,并把finder传给了MovieLister,把filename传给了ColonMovieFinder?答案是:Spring IoC容器。 对象的依赖由对象的构造函数的参数、工厂方法的参数和属性来定义,然后由Spring IoC容器在创建bean的时候将依赖注入对象。
Spring IoC的基础包是:org.springframework.beans 和 org.springframework.context
BeanFactory接口就是所谓的Spring IoC容器,它可以管理任何类型的对象。ApplicationContext是BeanFactory的子接口,它添加了更丰富的特性。Spring IoC容器通过读取配置文件来实例化bean并装配bean之间的依赖关系。一旦Spring IoC容器的初始化完成,我们就可以使用它来管理所有的bean了。 Spring中的bean是指被Spring IoC容器管理的各种对象,bean由Spring IoC容器负责实例化、装配、管理,bean本身以及bean之间的互相依赖由配置元数据定义。配置元数据也就是Spring的配置文件,它的作用是告诉Spring IoC容器应该如何实例化、装配和管理bean。
配置文件可以通过xml、java代码和注解等形式来进行定义。
假设我们有如下一个bean:
- 基于xml方式来定义bean,需要在services.xml中写入:
其中bean id是这个bean的唯一标识,可以用这个id在其他bean中引用这个bean,而class用来指定该bean的全类名。
- 基于java代码和注解的 bean 定义:
在这里,我们使用@Configuration注解来定义配置类,使用@Bean注解来定义bean,使用@Bean的name属性来定义bean id
实例化Spring IoC容器非常简单,只需要告诉Spring IoC容器配置文件的位置即可。
- 实例化基于xml配置的Spring IoC容器:
- 实例化基于java代码和注解配置的Spring IoC容器:
同样,我们可以从Spring IoC容器中获取bean:
通过上面这个简单的例子我们明白了Spring IoC的配置过程,当然,我个人认为,上面这个简单的例子是没有必要使用bean来返回实例的,可以简单的初始化一个实例,达到的效果和使用IoC容器管理几乎是一样的(如果你不需要单例模式)。
真正需要Spring IoC来进行管理的是像段首这样有依赖的类。回到段首我们举的MovieLister和ColonMovieFinder的例子中,我们同样可以使用xml和代码注解两种方式配置这个IoC容器。xml配置的方式如下:
每个bean代表一个对象的实例(默认是Singleton模式,即在程序的生命周期内,所有的对象都只有一个实例,进行重复使用),通过配置bean,IoC容器在启动的时候会根据配置生成bean实例。这里Spring IoC容器会根据配置创建MovieFinder, 在运行的时候把MovieFinder赋值给MovieLister的finder属性,完成依赖注入的过程。
在对这段代码进行测试时,需要首先根据配置生成Spring IoC容器(既:ApplicationContext),然后从容器中获取MovieLister的实例。
具体配置语法请参考Spring Documentation的Dependencies章节。